(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２以上の探知レンジにそれぞれ割り当てられたパルス幅信号を、１つのアンテナで送受信するレーダ装置において、
表示を行う２以上の探知レンジを決定する探知レンジ決定部と、
各探知レンジに対応するパルス幅信号を所定の送信パターンで送信する送信機と、
送信信号の反射波を、局部発振周波数を用いてダウンコンバートする受信機と、
前記送信パターンに基づいて、同調電圧の設定タイミングを発生する同調電圧設定タイミング発生部と、
前記同調電圧の設定タイミングに基づいて同調電圧の変更を行い、前記局部発振周波数を制御する同調処理部と、
送信信号のパルス幅変更時に、変更前後のパルス幅の組合せによって同調電圧を変更するか否かを判断する同調電圧変更判断部とを備え、
前記同調処理部は、前記同調電圧変更判断部の判断結果に基づいて同調電圧の変更処理を行うことを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
少なくとも２以上のパルス幅信号を１つのアンテナで送受信するレーダ装置において、
送信を行う２以上の異なるパルス幅を決定する送信パルス幅決定部と、
前記送信パルス幅決定部で決定された２以上の異なるパルス幅信号を所定の送信パターンで送信する送信機と、
送信信号の反射波を、局部発振周波数を用いてダウンコンバートする受信機と、
前記送信パターンに基づいて、同調電圧の設定タイミングを発生する同調電圧設定タイミング発生部と、
前記同調電圧の設定タイミングに基づいて同調電圧の変更を行い、前記局部発振周波数を制御する同調処理部と、
送信信号のパルス幅変更時に、変更前後のパルス幅の組合せによって同調電圧を変更するか否かを判断する同調電圧変更判断部とを備え、
前記同調処理部は、前記同調電圧変更判断部の判断結果に基づいて同調電圧の変更処理を行うことを特徴とするレーダ装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のレーダ装置において、
前記送信パターンは、送信パルス幅、受信信号のサンプリング期間、及び同調電圧の設定開始から所望の局発周波数に達するまでの遅延時間に基づいて決定されたものである、ことを特徴とするレーダ装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載のレーダ装置において、
前記送信機は送信信号をマグネトロンによって生成し、
前記送信パターンは、送信パルス幅、前回の信号送信から次の信号送信までのマグネトロンの休止時間、受信信号のサンプリング期間、及び同調電圧の設定から所望の局発周波数に達するまでの遅延時間に基づいて決定されたものである、ことを特徴とするレーダ装置。
【請求項５】
請求項１又は２に記載のレーダ装置において、
前記受信機は、送信パルス幅に対応した帯域を有する受信フィルタを用いてフィルタリングを行い、
前記同調電圧変更判断部が、送信パルス幅に対応する受信フィルタの帯域に応じて決められる、パルス幅の変更前後における各目標同調精度と、パルス幅を変更した際に生じる送信周波数のズレ量とに基づいて、同調電圧を変更するか否かを判断することを特徴とするレーダ装置。
【請求項６】
請求項５に記載のレーダ装置において、
前記同調電圧変更判断部は、前記各目標同調精度のうち、狭い方の目標同調精度における許容最大周波数及び許容最小周波数に、パルス幅を変更した際に生じる送信周波数のズレ量を加えた値が、共に前記各目標同調精度のうちの、広い方の目標同調精度の許容周波数範囲内に含まれる場合には、使用する同調電圧を変更せずに同調処理を行い、これ以外の場合には、使用する同調電圧を変更して同調処理を行うことを特徴とするレーダ装置。
【請求項７】
２以上の探知レンジにそれぞれ対応するパルス幅信号を所定の送信パターンで送信する送信ステップと、
送信信号の反射波を、局部発振周波数を用いてダウンコンバートする受信ステップと、
前記送信パターンに基づいて、同調電圧の設定タイミングを発生する同調電圧設定タイミング発生ステップと、
前記同調電圧の設定タイミングに基づいて同調電圧の変更を行い、前記局部発振周波数を制御する同調処理ステップと、
送信信号のパルス幅変更時に、変更前後のパルス幅の組合せによって同調電圧を変更するか否かを判断する同調電圧変更判断ステップとからなり、
前記同調処理ステップでは、同調電圧変更判断ステップでの判断結果に基づいて同調電圧の変更処理を行うことを特徴とするレーダ装置の同調処理方法。
【請求項８】
送信を行う２以上の異なるパルス幅を決定する送信パルス幅決定ステップと、
前記送信パルス幅決定ステップで決定した２以上の異なるパルス幅信号を所定の送信パターンで送信する送信ステップと、
送信信号の反射波を、局部発振周波数を用いてダウンコンバートする受信ステップと、
前記送信パターンに基づいて、同調電圧の設定タイミングを発生する同調電圧設定タイミング発生ステップと、
前記同調電圧の設定タイミングに基づいて同調電圧の変更を行い、前記局部発振周波数を制御する同調処理ステップと、
送信信号のパルス幅変更時に、変更前後のパルス幅の組合せによって同調電圧を変更するか否かを判断する同調電圧変更判断ステップとからなり、
前記同調処理ステップでは、同調電圧変更判断ステップでの判断結果に基づいて同調電圧の変更処理を行うことを特徴とするレーダ装置の同調処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーダ装置に関し、特に、レンジ毎に割り当てられたパルス幅の信号を１つのアンテナで送受信する際の同調方式に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
船舶等に用いられるレーダ装置は、アンテナから所定のパルス信号を送信し、物標に当たって返ってきた信号を受信してそのアンテナの方向から物標の方位（θ）を知るとともに、パルス信号を送信してから反射パルスを受信するまでの時間から物標の距離（r）を知る。
【０００３】
アンテナから送信されるパルス信号は、要求される探知距離、距離分解能に応じて決定され、通常、表示画面上に表示する表示レンジ毎に送信パルス幅が決められる。例えば、近距離レンジの時には強い反射パルスを得ることができるため、パルス幅を短くして距離分解能を上げている。一方で、遠距離レンジの時には遠距離に存在する物標からの反射パルスが弱いため、パルス幅を長くしてより多くの情報を受信し、物標視認性を向上させている。
【０００４】
しかしながら、送信パルス幅を長くすると距離分解能が悪くなるため、遠距離用のレンジを用いて近接する物標を見た場合には、これらの物標を分離識別できないといった欠点がある。この欠点は、遠距離用のレンジ使用時に近距離の物標を見る際に特に顕著にあらわれる。そのため、レーダ装置の観測者は視認したい物標の自船からの距離に応じて、最適な表示レンジの切替えを行い、自船と対象物標との距離に応じた探知レンジの切替え作業が必要であった。
【０００５】
また、これに付帯する従来技術としてズーム表示機能があるが、これは選択中の探知レンジに応じたパルス幅信号の一部を拡大して表示しているにすぎず、ズーム処理されている箇所の距離分解能が上がる訳ではなく、上記と同様の問題を有する。
【０００６】
これに対し、特許文献１、２は、レンジ毎に割り当てられたパルス幅の信号を選定された送信パルスシーケンスに従って送信することにより、２つ以上の距離範囲の画像を同時に表示できる技術を開示している。この技術が実現できれば、探知距離に応じたパルス幅の信号を同時に表示することができ、異なる探知レンジの画像を高い物標視認性で提供することが可能になる。
【特許文献１】特開平０４−９８１７９号公報
【特許文献２】特許第３５０７７１７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の特許文献１、２に開示の技術では、送信パルスシーケンスに従って高速なパルス幅切替えが行われるため、従来の同調処理を行うと受信機でフィルタ処理を行った際に十分なＳ／Ｎが得られないという問題点を有していた。
【０００８】
以下、この問題点について詳細に説明する。
従来の一般的なレーダ装置では、要求される探知距離、距離分解能に応じて決定された１つのパルス幅信号を連続的に送信している。そのため、同調処理の対象となる信号のパルス幅は常に同じであり、通常の同調処理では処理対象となるパルス幅を確認することなく任意のタイミングで同調処理を行うことができる。実際の同調処理では、信号処理部で生成された同調電圧値を少しでも早く反映させることを目的として、タスクの優先順位などに従って直近のタイミングで同調電圧の設定を行うようにしている。
【０００９】
また、このような同調処理を行う頻度であるが、一度同調を取った後は大きな同調のズレが発生することは少ないため演算処理部への処理負担軽減を目的として、送信パルス毎に同調をとるといったことは行わず、送信信号の出力タイミングとは無関係に、所定の時間間隔で同調処理を行っている。
【００１０】
このような従来の一般的なレーダ装置における同調処理を、上述の特許文献１、２に開示された技術に適用した場合、頻繁に切替えられるパルス幅信号に対して同調電圧を追従させることができず、結果として受信信号の十分なＳ／Ｎが得られないという問題が発生する。
【００１１】
ところで、従来のレーダ装置においても、探知レンジの切替えが行われた際には探知レンジに応じた送信パルス幅へのパルス幅切替えが行われている。従来のレーダ装置におけるパルス幅切替え時の処理は、先ず切替え後の送信パルス幅に応じた処理パラメータを各処理部へ与え、与えられた処理パラメータに基づいて各処理部が変更後のパルス幅に応じた信号処理を行う。
この時、同調処理部では切替え後のパルス幅信号の送受信によって得られるメインバング信号を用いて変更後のパルス幅に対応する同調電圧を生成し、新たな同調電圧の設定処理を行う。
【００１２】
しかしながら、同調処理に要する時間は、パルス幅信号の送信間隔に比べて極めて長く、このような従来の同調処理を上述の特許文献１、２に開示された技術に適用した場合、常に同調電圧がずれた状態となって、上記と同様、受信信号の十分なＳ／Ｎが得られないという問題が発生する。
【００１３】
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、高速なパルス幅切替えを行った場合であっても、そのパルス幅切替えに追従した同調処理を行うことができるレーダ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記課題を解決するために、本発明は、少なくとも２以上のパルス幅信号を１つのアンテナで送受信するレーダ装置において、パルス幅信号を所定の送信パターンで送信する送信機と、送信信号の反射波を、局部発振周波数を用いてダウンコンバートする受信機と、前記送信パターンに基づいて、同調電圧の設定タイミングを発生する同調電圧設定タイミング発生部と、前記同調電圧の設定タイミングに基づいて同調電圧の変更を行い、前記局部発振周波数を制御する同調処理部とを備えることを特徴とする。これにより、交互に送信パルス幅を切替えて送信するような場合であっても、送信機の発振周波数の変化に対して局部発振器の発振周波数を追従させることができ、高いＳ／Ｎ比を有するエコー信号を得ることができる。
【００１５】
また、このようなレーダ装置において、効率的なパルス信号の送受信を実現するためには、前記送信信号の送信パターンの決定に際して、送信パルス幅、受信信号のサンプリング期間、及び同調電圧の設定開始から所望の局発周波数に達するまでの遅延時間を考慮することが望ましい。また、送信機の発信器としてマグネトロンを用いるような場合には、さらに前回の信号送信から次の信号送信までのマグネトロンの休止時間を考慮することが望ましい。
【００１６】
また、本発明は、同調処理部などの信号処理部への負担軽減や同調のふらつき要因低減を目的として、送信信号のパルス幅変更時にパルス幅変更前後のパルス幅の組合せによって同調電圧を変更するか否かを判断し、同調処理部が該判断結果に基づいて同調電圧の変更処理を行うようにした。
【００１７】
この同調電圧変更判断部による判断は、送信信号のパルス幅に対応する受信フィルタの帯域から決定される、パルス幅変更前後の各目標同調精度と、パルス幅の切替えを行った際に生じる送信周波数のズレ量とに基づいて行われる。
【００１８】
さらに、異なる２つのパルス幅の信号を一定の周期で交互に切替えて送信するような場合には、前記同調電圧変更判断部が、先ず、前記各目標同調精度のうちの、狭い方の目標同調精度における許容最大周波数及び許容最小周波数に、パルス幅の切替えを行った際に生じる送信周波数のズレ量を加える処理を行い、その値が、前記各目標同調精度のうちの、広い方の目標同調精度の許容周波数範囲内に含まれるか否かを判断する。この判断の結果、加算値が許容周波数範囲内に含まれる場合には、使用する同調電圧を変更せずに同調処理を行い、これ以外の場合には、使用する同調電圧を変更して同調処理を行うようにすればよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、異なるパルス幅信号の送信パターンに基づいて同調電圧の設定タイミングを生成し、該生成した同調電圧の設定タイミングに基づいて同調処理部が送信信号のパルス幅に応じた同調処理を行うようにしたことにより、頻繁にパルス幅切替を行った場合であっても、最適な同調電圧の変更処理を行うことができ、送信パルス幅毎の同調処理によって良好な映像を得ることが可能になる。
【００２０】
また、送信信号の送信パターンを、送信パルス幅、受信信号のサンプリング期間、及び同調電圧の設定開始から所望の局発周波数に達するまでの遅延時間に基づいて決定することにより、送信パルス幅の組合せに応じて、パルス幅信号の送信制御や同調電圧の設定タイミングの制御を適切に行うことができ、効率的なパルス信号の送受信が可能になる。
【００２１】
また、送信機の発振器としてマグネトロンを使用するような場合には、送信信号の送信パターンを、受信信号のサンプリング期間、同調電圧の設定開始から所望の局発周波数に達するまでの遅延時間、及び送信機による前回の信号送信から次の信号送信までのマグネトロンの休止時間に基づいて決定することにより、送信パルス幅の組合せに応じて、パルス幅信号の送信制御や同調電圧の設定タイミングの制御を適切に行うことができ、効率的なパルス信号の送受信が可能になる。
【００２２】
また、送信信号のパルス幅変更時にパルス幅変更前後のパルス幅の組合せによって同調電圧を変更するか否かを判断し、同調処理部が該判断結果に基づいて同調電圧の変更処理を行うようにしたことにより、同調処理部などの信号処理部への処理負担軽減を図ることができるとともに、同調のふらつき要因を少なくすることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１によるレーダ装置について図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の実施の形態１によるレーダ装置の構成を示すブロック図である。
図１において、本発明の実施の形態１によるレーダ装置は、探知レンジ決定部１と、処理パラメータ用レジスタ２と、送信パルス発生部３と、レンジ選択信号発生部４と、送信機５と、アンテナ６と、受信機７と、同調電圧設定タイミング発生部８と、同調処理部９と、表示画像生成部１０と、表示器１１とからなる。
【００２４】
探知レンジ決定部１は、ユーザ入力に基づき、表示画面上に表示する探知レンジを決定するものである。例えば、表示画面上に２種類の探知画像を同時に表示する場合を想定すると、ユーザは操作手段を操作して２画面同時表示モードを選択するとともに表示を行う２つの探知レンジを選択する。探知レンジ決定部１は、この選択に基づいて表示画面上に表示する２種類の探知レンジの組合せを決定する。その後、探知レンジ決定部１で決定した探知レンジの組合せは、処理パラメータ用レジスタ２に出力され、各探知レンジにそれぞれ対応する送信パルス幅が処理パラメータ用レジスタ２で決定される。また、レンジ選択信号発生部４では探知レンジの組合せに基づいてパルス信号の送信順序が決定される。
【００２５】
処理パラメータ用レジスタ２は、送信するパルス幅信号に応じた各構成回路の処理パラメータを保持するレジスタであり、探知レンジに対応する予め決められた送信パルス幅、送信パルス発生部３から出力されるパルス信号、及びレンジ選択信号発生部４から出力されるレンジ選択パルスに基づいて、各構成要素に所定の処理パラメータを供給する。
【００２６】
送信パルス発生部３は、処理パラメータ用レジスタ２からの情報をもとに各探知レンジに対応するパルス幅の信号の送信間隔を与えるとともに、次に送信する送信パルスの波形を発生するものである。レンジ選択信号発生部４からのレンジ選択信号に基づいて処理パラメータ用レジスタ２は、送信パルス発生部３に対して次に送信する信号のパルス幅、振幅情報、及び次回の信号送信タイミングを与える。送信パルス発生部３は、処理パラメータ用レジスタ２から与えられた次回の信号送信タイミングまでの時間をカウントし、信号の送信タイミングに達すると、所定のパルス幅、振幅を有するパルス信号を発生する。
【００２７】
レンジ選択信号発生部４は、探知レンジ決定部１で決定された探知レンジの組合せに対応する送信シーケンスを予め保持しており、探知レンジの組合せに応じた送信シーケンスに基づいて各構成要素に次に送信するパルス幅信号を知らせるレンジ選択信号を出力する。なお、ここで送信シーケンスとは、各探知レンジに対応するパルス幅の信号の送信順序を決定するものであり、例えば、表示画面上に２種類の探知画像（レンジ０、レンジ１）を同時に表示する場合には、送信シーケンスは探知レンジにそれぞれ対応するレンジ０送信パルス及びレンジ１送信パルスをどのような順序で送信するのかを示す。送信シーケンスの一例としては、レンジ０、レンジ１の送信パルスを交互送信する旨の情報や、レンジ０→レンジ０→レンジ１のようにレンジ０送信パルスを２回送信後、レンジ１送信パルスを１回送信する旨の情報等がある。
【００２８】
図１に示すような本発明の実施の形態１によるレーダ装置の構成では、結果として、送信を行うパルス幅信号の送信順序、間隔を決定する送信パターンが、探知レンジ決定部１で決定された探知レンジの組合せに基づいて決定される。すなわち、探知レンジ決定部１から出力される探知レンジの組合せ情報を受けたレンジ選択信号発生部４がパルス信号の送信順序を決定するとともに、送信パルス発生部３が探知レンジの組合せ情報に基づいて処理パラメータ用レジスタ２から供給される処理パラメータをもとに各探知レンジに対応するパルス幅信号の送信間隔を決定する。
【００２９】
送信機５は、送信パルス発生部４から出力される信号のパルス幅、タイミングで、送信を行う電波を生成し、生成した電波信号をアンテナ６から送信する。なお、電波を発振する発振器としては一般にマグネトロンや半導体などが用いられる。
【００３０】
アンテナ６は、周期的に回転しながら、送信機５で発生させた電波信号を送信すると同時に、物標で反射した電波信号の反射波を受信する。
【００３１】
受信機７は、パルス信号の送信毎に、物標で反射した信号の反射波を送信信号のパルス幅に対応する帯域のフィルタを用いて受信するものであり、混合器７１と局部発振器７２とＢＰＦ７３とから構成されている。混合器７１及び局部発振器７２は、アンテナ６で受信した送信信号の反射波を局部発振器から出力される局部発振周波数を用いてダウンコンバートする処理を行う。また、ＢＰＦ７３は、処理パラメータ用レジスタ２から供給される、送信信号のパルス幅に対応する帯域のフィルタを用いて混合器７１から出力される信号のノイズ除去を行う。このＢＰＦ７３の出力のうち、エコー信号は表示画像生成部１０に出力され、メインバング信号は同調処理を行うために同調処理部８に出力される。なお、この信号の分岐処理は、例えばパルス信号の送信からの時間に応じてセレクタを切替えることにより実現できる。
【００３２】
ところで、この受信機７の処理において、常に感度の良い映像を得るためには、送信機３から送信される送信信号の周波数の変化に対して局部発振器７２からの局部発振周波数を適切に変化させる必要がある。
【００３３】
一般に、送信信号のパルス幅を異なるパルス幅の信号に変更する場合には、それぞれ送信するパルスの長さが変わるだけで送信周波数は変動しないのが理想である。しかし、実際には送信信号のパルス幅と振幅が異なるため、送信周波数が微妙に変化してしまう。
【００３４】
以下に、送信信号のパルス幅を異なるパルス幅の信号に変更した際の発振器から出力される発振周波数のずれ量を測定した結果を示す。
表１は、パルスＳ１、Ｍ１、Ｍ２、Ｌとパルス幅の関係を示す表であり、表２はＳ１とＬ、Ｍ１とＬ、Ｍ２とＬのパルス幅の組合せでパルス幅変更を行った際の送信周波数のずれ量を実測した測定結果を示す表である。
【００３５】
【表１】
0005231721.tif 000002
【表２】
0005231721.tif 000003
【００３６】
このように、送信信号のパルス幅を変更する場合には、送信機３から送信される送信信号の周波数が変化する。そのため、この周波数変化に対して局部発振器７２からの局部発振周波数を追従させる必要がある。この局部発振周波数の制御は、局部発振器７２に入力される電圧（同調電圧）の制御により行われ、その処理は同調電圧設定タイミング発生部８で発生した同調電圧の設定タイミングに基づいて、同調処理部９により実現される。
【００３７】
同調電圧設定タイミング発生部８は、上記のように同調電圧処理部９による同調処理を行う際の同調電圧の変更タイミングを与えるものであり、送信機５から送信されるパルス幅信号の送信パターンに基づいて、同調処理部９で設定する同調電圧の設定タイミングを発生する。
【００３８】
この時、パルス幅信号の送信パターンは、前述のように処理パラメータ用レジスタ２、レンジ選択信号発生部４が予め保持するパラメータに基づいて決まるものであるが、これらのパラメータは、受信信号のサンプリング期間、及び同調電圧の設定開始から所望の局発周波数に達するまでの遅延時間に基づいて決定されたものである。また、送信機の発信器としてマグネトロンを用いるような場合には、送信パターンを決定するに際し、さらに前回の信号送信から次の信号送信までのマグネトロンの休止時間を考慮することが望ましい。  
【００３９】
これにより、送信を行うパルス幅信号の変更タイミングに応じた最適な同調電圧の切替え処理を行うことができるとともに、パルス幅信号の送信間隔を密にでき、効率的なパルス信号の送受信が可能になる。なお、上述の受信信号のサンプリング期間は、一般に探知レンジに応じて決定されるものであり、通常、探知レンジの約１．５倍程度のデータをサンプリングする。
【００４０】
同調処理部９は、予め生成した同調電圧をレジスタ等の記憶手段に格納しておき、同調電圧設定タイミング発生部８から与えられる同調電圧の設定タイミングに基づいて、レンジ選択信号で指示されるレンジに応じた同調電圧を設定するものである。
【００４１】
ここで、同調処理部９による同調電圧の生成処理は、先ず、送信パルス幅に応じたサンプリング数を処理パラメータ用レジスタ２から受け、レンジ選択信号に基づいて、同じパルス幅信号の受信信号から前記サンプリング数のメインバング信号を抽出する。その後、抽出した前記サンプリング数のメインバング信号から周波数情報を得ることにより、これに相当する同調電圧を生成する。そして、このように生成した同調電圧を、一旦、同調処理部９が有するレジスタ等の記憶手段に格納しておく。
【００４２】
なお、同調電圧の生成手法としては上述のように、メインバング信号を用いて予め求めておくものの他、例えば、処理パラメータ用レジスタ２が予め各パルス幅に応じた固定の同調電圧を保持しておき、同調処理部９が処理パラメータ用レジスタ２から供給される同調電圧をそのまま使用するようにしてもよい。
【００４３】
その後、同調処理部９は、対応するパルス幅信号の同調電圧の設定タイミングで、予め生成しておいた同調電圧の設定を行う。なお、メインバング信号を用いて同調電圧を予め求めておく場合、検出した同調電圧はリアルタイムではなく、同調電圧の生成に用いた信号以降の、同じパルス幅の信号で反映されることとなる。
【００４４】
表示画像生成部１０は、処理パラメータ用レジスタ２から出力される処理パラメータに基づいて、受信機５から出力されたエコー信号に対して、ＧＡＩＮ調整、不要波除去、表示レンジに応じたリサンプリングなどの処理を行い、表示器１１上に表示する画像を生成する。この時、アンテナが一回転する間に異なるパルス幅信号を交互、或いは一定の繰り返し周期で送信することにより、一度の全周方向の探知により異なる探知レンジの画像を同時に描画することが可能になる。
【００４５】
次に、本発明の実施の形態１によるレーダ装置の動作について説明する。なお、ここではその動作の一例として、異なる探知レンジの画像を２画面同時に表示する処理について説明する。
【００４６】
ユーザが操作手段を操作して２画面同時表示モードを選択するとともに、表示を行う２つの探知レンジを選択すると、探知レンジ決定部１からその旨の信号が処理パラメータ用レジスタ２及びレンジ選択信号発生部４に出力される。処理パラメータ用レジスタ２では処理モードの情報と探知レンジを示す情報を受け、各構成要素に供給する処理パラメータを用意するとともに、最初に送信する送信パルスのパルス幅、振幅情報、及び次回の信号送信タイミングを送信パルス発生部３に出力する。また、レンジ選択信号発生部４では探知レンジの組合せに対応した送信シーケンスが決定される。
【００４７】
処理パラメータ用レジスタ２から処理パラメータを受けた送信パルス発生部３は、次回の信号送信タイミングまでの時間を計測し、次回の信号送信タイミングで所定のパルス幅及び振幅を有するパルス信号を発生する。この処理は、送信パルス発生部３にカウンタ等の計測手段を設けることにより容易に実現でき、前回の送信パルスの発生からの時間をカウントし、次回の信号送信タイミングとして処理パラメータ用レジスタ２から与えられた所定の値に達した時点で、次のパルス信号を発生させるようにすれば良い。
【００４８】
送信パルス発生部３から出力されたパルス信号は、処理パラメータ用レジスタ２、送信パルス発生部３、レンジ選択信号発生部４、及び同調電圧設定タイミング発生部８に信号の送信タイミングを知らせるトリガ情報として供給される。また同時に、このパルス信号は、送信機５に対して送信信号のパルス幅、振幅を知らせる信号として供給される。
【００４９】
レンジ選択信号発生部４では、この送信パルス発生部３から出力された送信パルスをトリガとして、次に処理を行う探知レンジに対応したパルス幅を示すレンジ選択信号を処理パラメータ用レジスタ及び同調処理部９に出力する。
【００５０】
そして、処理パラメータ用レジスタ２は、送信パルス発生部３から出力される送信パルスの出力タイミングで、レンジ選択信号で示されるレンジに対応する処理パラメータを各構成要素に供給する。
【００５１】
送信機５では、各探知レンジに対応するパルス幅信号を所定の送信パターンで送信する。すなわち、送信機５は、送信パルス発生部４から出力される信号のパルス幅、振幅、及びタイミングで、送信を行う電波を生成し、生成した電波信号をアンテナ６から送信する処理を行う。送信信号の反射波は、受信機７の混合器７１によって、局部発振器７２から出力される局部発振周波数を用いてIF信号にダウンコンバートされる。その後、ＢＰＦ７３によってフィルタ処理がなされノイズ除去が行われる。そして、このように生成された信号のうち、エコー信号が表示画像生成部１０に出力されるとともに、メインバング信号が同調処理部８に出力される。なお、この時使用されるフィルタの帯域は、送信信号のパルス幅に対応したものであり、処理パラメータ用レジスタ２からＢＰＦ７３に供給される。
【００５２】
このような受信機７の処理において、常に感度の良い映像を得るためには送信機５から送信される送信信号の周波数の変化に対して局部発振器７２からの局部発振周波数を適切に変化させることが必要であり、ＢＰＦ７３で使用するフィルタの帯域内に、受信信号の周波数を正確にダウンコンバートできることが重要な課題となる。そして、この処理は、次に説明する同調電圧設定タイミング発生部８及び同調処理部９による同調電圧制御により実現される。
【００５３】
次に、パルス幅信号の送信順序、間隔を決定する送信パターンに基づいて、同調電圧の設定タイミングを生成する同調電圧設定タイミング発生部８の処理について説明する。
図２は、本発明の実施の形態１によるレーダ装置の同調電圧の制御処理を説明するためのタイミングチャートであり、異なるレンジ（レンジ０、レンジ１）にそれぞれ対応するパルス幅の信号を交互に送受信する際の送信パターンの一例を示している。
【００５４】
図２において、（ａ）は送信パルス発生部３から出力される送信パルス信号である。（ｂ）はレンジ選択信号発生部４から出力されるレンジ選択信号である。なお、ここでは送信シーケンスがレンジ０とレンジ１との交互に送信するものであるため、送信パルスの立上り毎にレンジ選択信号を反転させている。（ｃ）は送信信号に対する反射波を受信するサンプリング期間であり、探知レンジに応じた所定のサンプリング期間が設定されている。（ｄ）は同調電圧設定タイミング信号であり、同調電圧設定タイミング発生部から出力される。（ｅ）は同調処理部９による同調電圧の制御によって変更された局部発振器７２の出力周波数の変移を示すものである。
【００５５】
同調電圧設定タイミング発生部８では、先ず、更新後のレンジ選択信号で示されるレンジの同調電圧の設定タイミングを決定するための処理パラメータを受け取る。この処理パラメータは、送信信号の送信パターンと密接不可分な関係にあり、送信パルスの立上り毎に処理パラメータ用レジスタ２から出力される。図２に示す例では、この処理パラメータが、送信パルスの立上りからサンプリング期間終了までを示す時間であり、同調電圧設定タイミング発生部８がサンプリング期間終了までの時間を計測し、その終了タイミングで同調電圧を設定するためのトリガパルスを発生させる。
【００５６】
この処理は、同調電圧設定タイミング発生部８にカウンタ等の計測手段を設けるようにすればよく、送信パルスの立上り後の時間をカウンタによりカウントし、当該カウント値が処理パラメータ用レジスタ２から出力された時間に相当する値となった時点でトリガパルスを発生させる処理を行えばよい。
【００５７】
そして、同調電圧設定タイミング発生部８により発生された同調電圧設定タイミングは同調処理部９に入力され、同調電圧設定タイミングに基づいて、同調処理部９が探知レンジに応じた同調処理を行う。
【００５８】
この時、図２（ｄ）に示すように、同調電圧を変更した後、局部発振器７２の局部発振周波数が所望の周波数に変化するまでには素子遅延の影響により一定の遅延時間が発生する。そのため、最良な同調処理を行うためには、次の受信信号のサンプリング期間開始前までに局部発振器７２の局部発振周波数を所望の周波数に変化させておく必要がある。
【００５９】
そこで、送信パターンの決定に際しては、受信信号のサンプリング期間、及び同調電圧の設定開始から所望の局発周波数に達するまでの遅延時間を考慮しておくことが望ましい。これにより、探知レンジに対応したパルス幅信号の送信パターン制御及び同調電圧設定のタイミング制御を適切に行うことができ、効率的なパルス信号の送受信が可能になる。
【００６０】
また、発振器としてマグネトロンを使用するような場合には、パルス信号の送信タイミングの決定にあたって、前回の信号送信から次の信号送信までのマグネトロンの休止時間を考慮する必要がある。そのため、送信信号の送信パターンの決定に際しては、前回の信号送信から次の信号送信までのマグネトロンの休止時間をさらに考慮することが望ましい。
【００６１】
このようにして受信機７から得られたエコー信号は、表示画面生成部１０に出力される。表示画面生成部１０では、送信パルス幅に応じた処理パラメータに基づいて、ＧＡＩＮ調整、不要波除去、或いは表示レンジに応じたリサンプリングなどの処理が行われ、探知レンジ決定部1で決定された2以上の探知レンジ画像が同時に生成される。これにより、異なる探知レンジの画像を表示器１１上に同時に表示することができる。
【００６２】
以上のように、本発明の実施の形態１によるレーダ装置よれば、異なるパルス幅信号の送信パターンに基づいて同調電圧の設定タイミングを生成し、前記同調処理部が該生成した同調電圧の設定タイミングに基づいて送信信号のパルス幅に応じた同調処理を行うようにしたことにより、同調電圧設定のタイミングを適切に制御することができ、送信パルス幅に応じた同調処理によって良好な画像を得ることが可能になる。また、パルス幅を交互に変更して送信するような場合であっても、両パルス信号から良好なエコー信号を得ることができ、視認性の高い画像を提供することが可能になる。
【００６３】
また、送信信号の送信パターンを、受信信号のサンプリング期間、及び同調電圧の設定開始から所望の局発周波数に達するまでの遅延時間に基づいて決定しておくことにより、送信パルス幅に応じた同調処理が実行可能な範囲内で、高頻度な送信パルス幅の切替えを行うことができ、効率的なパルス信号の送受信が可能になる。
【００６４】
また、送信機５が備える発信器としてマグネトロンを使用するような場合には、送信信号の送信パターンを、受信信号のサンプリング期間、同調電圧の設定開始から所望の局発周波数に達するまでの遅延時間、及び送信機５による前回の信号送信から次の信号送信までのマグネトロンの休止時間に基づいて決定しておくことにより、上記と同様、送信パルス幅に応じた同調処理が実行可能な範囲内で、高頻度な送信パルス幅の切替えを行うことができ、効率的なパルス信号の送受信が可能になる。
【００６５】
なお、本発明の実施の形態１によるレーダ装置では、送信パターン生成のためのパラメータを、予めレジスタ等のメモリ手段に記憶させておくものについて説明したが、受信信号のサンプリング期間や同調電圧の設定開始から所望の局発周波数に達するまでの遅延時間などに基づいて、毎回、演算によって送信パターンを生成するようにしても良い。これにより、送信パターン、同調電圧の設定タイミングを、予め保持しているパラメータ値に限定されず自由に設定することが可能になる。
【００６６】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２によるレーダ装置について説明する。
前記実施の形態１でも説明したように、送信パルスのパルス幅を変更する際には、送信周波数が各パルス幅で微妙に変化してしまう（表１、表２）。そのため、前記実施の形態１によるレーダ装置では、同調電圧設定タイミングを発生し、パルス幅の切替え毎に発生する送信周波数のズレに対して、同調電圧を変更して局部発振器７２の局部発振周波数を追従させている。
【００６７】
【表１】
0005231721.tif 000004
【表２】
0005231721.tif 000005
【００６８】
しかしながら、異なるパルス幅の信号を交互に送信するような場合には、頻繁に同調電圧を変更する必要が生じ、前記実施の形態１で説明したような処理を行っていたのでは、同調処理部９などの信号処理部への負担が大きくなってしまう懸念がある。また、同調電圧の頻繁な変更により同調のふらつき要因を増やすなどの問題が発生する恐れもある。
【００６９】
そこで、本発明の実施の形態２によるレーダ装置では、送信するパルス信号のパルス幅変更前後におけるパルス幅の組合せによって同調電圧を変更するか否かの判断を行うことにより、同調電圧の変更回数を必要最小限に抑え、最適な同調処理を実現するようにした。
【００７０】
図３は本発明の実施の形態１によるレーダ装置の構成を示すブロック図である。なお、本発明の実施の形態１によるレーダ装置で図１を用いて前述した各構成要素と同様の構成要素については同一の符号を付しここでは説明を省略する。
【００７１】
図３において、本発明の実施の形態２によるレーダ装置は、探知レンジ決定部１と、処理パラメータ用レジスタ２と、送信パルス発生部３と、レンジ選択信号発生部４と、送信機５と、アンテナ６と、受信機７と、同調電圧設定タイミング発生部８と、同調処理部９と、表示画像生成部１０と、表示器１１と、同調電圧変更判断回路２１とからなる。
【００７２】
同調電圧変更判断回路２１は、送信機５から送信する送信信号のパルス幅変更時に、パルス幅変更前後のパルス幅の組合せから、同調電圧を変更するか否かを判断し、その判断結果を同調処理部９に出力するようにしている。そして、同調処理部９は、この判断結果に基づいて同調電圧を変更するか否かを決定し、同調処理を行う。
【００７３】
同調電圧を変更するか否かの判断は、送信信号のパルス幅に対応する受信フィルタの帯域から決定される、パルス幅変更前後の各目標同調精度と、パルス幅の切替えを行った際に生じる送信周波数のズレ量とに基づいて行われる。
【００７４】
図４は、受信フィルタの帯域と目標同調精度の関係を説明するための説明図であり、フィルタ帯域(−３ｄＢ幅)が１５．０ＭＨｚと１．０ＭＨｚの場合について一例を示している。図４の例では、フィルタ帯域が１５．０ＭＨｚ(−３ｄＢ幅)のフィルタについて、感度ロスを−１．０ｄＢ以内にする為にはIF周波数の同調精度を６０±３．８ＭＨｚにする必要がある。また、フィルタ帯域が１．０ＭＨｚ(−３ｄＢ幅)のフィルタについて、感度ロスを−１．０ｄＢ以内にする為には同調精度を６０±０．２５ＭＨｚにする必要がある。もちろん、図４では目標同調範囲を「感度ロス：−１．０ｄＢ以内」としているが、用途によって−０．５ｄＢ以内等の場合もある。また、感度ロスが−１．０ｄＢの時の周波数範囲をそれぞれ６０±３．８ＭＨｚ／６０±１．０ＭＨｚとしているが、この値もフィルタの特性によって様々に変化する。
【００７５】
一般に、受信フィルタの帯域を狭くするとＳ／Ｎが上がるので、近距離遠距離共に弱いエコーが見えやすくなる。しかし、パルス信号を受信する場合にフィルタの帯域を単純に狭くすればよいという訳ではなく、
BW=1.2/τ（BW：フィルタの帯域幅(Band Width)，τ：パルス幅）
という最適式がある。
【００７６】
これは、フィルタの帯域が狭くなりすぎるとパルスがなまってピークレベルが下がるため受信信号のパワーが低くなり、結局Ｓ／Ｎが悪くなってしまうからで、本来フィルタの帯域は上式に基づいてパルス幅ごとに変更することが望ましい。そこで、上式に基づいて４種類のパルス幅（Ｓ１、Ｍ１、Ｍ２、Ｌ）について、最適フィルタ帯域(−３ｄＢ幅)を計算し、このフィルタ帯域から決定される目標同調精度の一例を表すと表３のようになる。なお、ここではフィルタの中心周波数は何れも６０ＭＨｚであるものとする。
【００７７】
【表３】
0005231721.tif 000006
【００７８】
このような関係の下、この表３と前記表２とに基づいて、同調電圧変更判断回路２１は、同調電圧を変更するか否かの判断を実行する。この同調電圧変更判断回路２１による判断は、送信周波数が変化した後の周波数が表３に示した切替え後のパルス幅に対応する目標同調精度の範囲内に入るか否かにより行われる。
【００７９】
また、異なる２つのパルス幅の信号を一定の周期で交互に切替えて送信するような場合には、同調電圧変更判断回路２１は、次のような判断処理を行うようにすればよい。
【００８０】
先ず第１に、表３に示したパルス幅切替え前後のパルス幅に対応する各目標同調精度のうち、狭い方の目標同調精度における許容最大周波数及び許容最小周波数に、表２に示したパルス幅の切替え時に発生する送信周波数のズレ量を加える。そして、その値が広い方の目標同調精度の許容周波数範囲内に含まれるか否かを判断する。判断の結果、広い方の目標同調精度の許容周波数範囲内に含まれる場合には、使用する同調電圧を変更しなくても感度ロスを所望の範囲内に抑えることができるため、同調電圧の変更を行う必要がないと判断する。一方で、これ以外の場合には、感度ロスを所望の範囲内に抑えることができないため、同調電圧変更判断回路２１は同調電圧の変更を行う必要があると判断する。
【００８１】
例えば、Ｓ１とＬを交互送信するような場合には、目標同調精度が−１．０ｄＢ幅の場合のＳ１の目標同調精度が６０±３．８ＭＨｚであるのに対して、送信周波数のずれ量が３．１ＭＨｚ（Ｓ１の方がＬよりも３．１ＭＨｚ高くなる）である。そこで、目標同調精度が６０±０．２５ＭＨｚであるＬの許容最大周波数６０．２５ＭＨｚ及び許容最小周波数５９．７５ＭＨｚにズレ量３．１ＭＨｚをそれぞれ加える。加えた周波数の値は６２．８５及び６３．３５ＭＨｚとなる。これらの値は、共にフィルタ帯域が広い方（Ｓ１）の目標同調精度の許容周波数範囲内６０±３．８ＭＨｚに含まれる。そのため、同調電圧変更判断回路２１は同調電圧の変更を行う必要がないと判断し、常にＬでの同調を取ればよいこととなる。
【００８２】
一方で、Ｍ１とＬを交互送信するような場合には、目標同調精度が−１．０ｄＢ幅の場合のＳ１の目標同調精度が６０±１．０ＭＨｚであるのに対して送信周波数のずれ量が１．２ＭＨｚである。そこで、目標同調精度が６０±０．２５ＭＨｚであるＬの許容最小周波数５９．７５ＭＨｚ及び許容最大周波数６０．２５ＭＨｚにズレ量１．２ＭＨｚをそれぞれ加える。加えた周波数の値は６０．９５、６１．４５ＭＨｚとなる。これらの値の内、６１．４５ＭＨｚは、フィルタ帯域が広い方（Ｍ１）の目標同調精度の許容周波数範囲内６０±１．０ＭＨｚに含まれない。すなわち、Ｌの周波数が変化し得る６０．９５〜６１．４５ＭＨｚ帯のすべてが、フィルタ帯域が広い方（Ｍ１）の目標同調精度の許容周波数範囲内６０±１．０ＭＨｚに含まれないこととなる。そのため、同調電圧変更判断回路２１は、同調電圧の変更を行う必要があると判断し、送信信号のパルス幅が変更される毎に同調電圧を変更する。
【００８３】
以上のように、本発明の実施の形態２によるレーダ装置によれば、送信機５から送信する送信信号のパルス幅変更時に、パルス幅変更前後のパルス幅の組合せによって同調電圧を変更するか否かを判断する同調電圧変更判断部２１を設け、同調処理部９が、同調電圧変更判断部２１の判断結果に基づいて同調電圧の設定を行うようにしたことにより、同調処理部９などの信号処理部への処理負担を軽減することができるとともに、同調のふらつき要因を少なくすることが可能になる。
【００８４】
なお、本発明の実施の形態２によるレーダ装置では、送信するパルス幅それぞれに最適なフィルタ帯域を用意するものについて説明したが、フィルタは必ずしも送信を行うパルス幅毎に設ける必要はなく、幾つかの送信パルス幅毎にグループ分けをし、そのグループ毎に所定のフィルタ帯域を設定することも可能である。前述の例でいえば、パルス幅Ｓ１とＭ１に１２ＭＨｚのフィルタ帯域を有するＢＰＦを使用し、パルス幅Ｍ２とＬに１．５ＭＨｚのフィルタ帯域を有するＢＰＦを使用するなどが考えられる。これにより、送信パルス幅毎にフィルタ回路を設ける必要がなくなり、低コスト化を図ることができる。
【００８５】
また、前述の本発明の実施形態１及び２では、探知レンジ決定部１によって決定された探知レンジに対応する送信パルス幅の信号を生成するものについて説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、例えば、送信を行うパルス幅を決定するパルス幅決定部を設け、パルス幅決定部によって決定したパルス幅の組合せに応じて、同調処理の設定タイミングを与えるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の実施の形態１によるレーダ装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態１によるレーダ装置の同調電圧の制御処理を説明するためのタイミングチャート
【図３】本発明の実施の形態２によるレーダ装置の構成を示すブロック図
【図４】受信フィルタの帯域と目標同調精度の関係を説明するための説明図
【符号の説明】
【００８７】
１  探知レンジ決定部
２  処理パラメータ用レジスタ
３  送信パルス発生部
４  レンジ選択信号発生部
５  送信機
６  アンテナ
７  受信機
８  同調電圧設定タイミング発生部
９  同調処理部
１０  画像生成部
１１  表示部
２１  同調電圧変更判断部
７１  混合器
７２  局部発振器
７３  ＢＰＦ
【図１】
0005231721.tif 000007
【図２】
0005231721.tif 000008
【図３】
0005231721.tif 000009
【図４】
0005231721.tif 000010